[发明专利]一种核废水中铯和锶的去除方法

说明书

本发明公开了一种核废水中铯和锶的去除方法，具体操作方法为：采用串联的多级反渗透膜系统过滤含铯和锶的水，每一级反渗透膜系统的浓水返回到上一级系统的原水箱，淡水进入下一级反渗透膜系统的原水箱；同时在每一级反渗透膜系统的原水箱中投加分子量大于150的有机酸或者有机酸盐，在原水箱中和铯和锶的无机盐发生交换反应，生成有机酸铯盐和锶盐，无法透过反渗透膜，然后被截留在反渗透膜的浓水侧，经过多级反渗透膜系统过滤，可以将铯和锶完全从水中去除，同时也将其它放射性金属阳离子去除，本发明应用于核废水的处理。

技术领域

本发明涉及核废水处理技术领域，具体为一种核废水中铯和锶的去除方法。

背景技术

放射性锶和铯对环境和人类健康有长期影响，因此是核废水处理中重点要去除的放射性元素，很多科研人员投入研究，探索了各种去除方法，有化学沉淀，沸石吸附，反渗透膜过滤等，但都未能将放射性铯和锶完全从水中完全脱除。

很多人在反渗透膜技术上进行深入研究对铯的分离，如文献CN103794259A小型低压反渗透系统处理放射性废水中锶和铯的方法，文献CN108538419A一种亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法；文献DesalinationWater Treatment, 2013,51(7-9),P1672-1677；文献Journalof Hazardous Materials,2015,294,P27-34.

这些技术大多不能令人满意，没有实用价值，原因是反渗透膜是一种由聚酰胺材料组成的复合膜，在过滤水的时候，膜表面的道南效应(Donnan Effect)会排斥带正电荷的金属离子而阻止透过，通常反渗透膜对金属离子的脱除率在99％以上，但是金属离子的浓度很低的时候，如钠离子浓度在50ppb以下，道南效应减弱，对钠离子的脱除率降低甚至没有脱除效果。

铯137和锶89两种放射性元素，进入人和生物体内，会产生严重的损害，因此处理核废水要求将这两种放射性元素脱除到很低的浓度或者完全清除，以放射性铯137为例，日本法律规定的排放标准为90bq/L,换算成浓度如下：根据铯137的半衰期30.17年(9.5×10⁸秒)，计算出每升水中含有1.71×10¹¹个铯原子，换算成浓度为2.84×10^-13mol/L(3.9×10^-14g/g)，如此低的浓度，采用单一的反渗透膜技术手段是无法实现的，所以实际应用中，核废水处理是先用反渗透膜进行预处理，然后再用其它技术，如东京电力公司的多核素处理系统进行深度处理。

综上，为了解决上述问题，将水中的铯和锶脱除到很低的浓度或者完全清除，提供一种核废水中铯和锶的去除方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核废水中铯和锶的去除方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

具体方法是采用串联的多级反渗透膜系统过滤含铯和锶的水，每一级反渗透膜系统的浓水返回到上一级系统的原水箱，淡水进入下一级反渗透膜系统的原水箱；同时在每一级反渗透膜系统的原水箱中投加分子量大于150的有机酸或者有机酸盐，在原水箱中和铯和锶的无机盐发生交换反应，生成有机酸铯盐和锶盐，无法透过反渗透膜，然后被截留在反渗透膜的浓水侧，经过多级反渗透膜系统过滤，可以将铯和锶完全从水中去除。

本发明的技术原理，以水溶性聚苯乙烯磺酸(分子量70000)四甲基铵盐脱除氯化铯为例来说明，反应式如下：